J-TEXT托卡馬克面向等離子體材料實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在托卡馬克聚變實(shí)驗(yàn)中，面向等離子體材料的選擇直接影響著等離子體的參數(shù)和控制。本文以華中科技大學(xué)J-TEXT托卡馬克為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開(kāi)展了一系列面向等離子體材料的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)其中涉及的反應(yīng)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析研究。
　　本文首先對(duì)J-TEXT托卡馬克中使用的面向等離子體材料--碳化硅涂層摻雜石墨瓦片，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。選取位于真空室內(nèi)部高場(chǎng)側(cè)的面向等離子體材料作為樣品，放電實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)其壁面微觀形貌和化學(xué)組成進(jìn)行分析。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2、中運(yùn)用了環(huán)境掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線光電子能譜分析(XPS)、固態(tài)背散射診斷(SSD)以及能量散射譜線分析(EDS)等技術(shù)。結(jié)果顯示，放電前后的樣品在微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成上有明顯的區(qū)別。在樣品的不同區(qū)域，壁面結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成也截然不同。損傷程度各異，沉積、物理刻蝕和化學(xué)刻蝕造成的影響各不相同，導(dǎo)致樣品的使用壽命有較大差異。
　　J-TEXT托卡馬克近年開(kāi)展了大量的共振磁擾動(dòng)與等離子體作用研究，考慮到外加擾動(dòng)磁場(chǎng)會(huì)改變托卡馬克邊

3、界磁場(chǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而影響局部等離子體對(duì)面向等離子體材料的作用，本文選取了三種典型材料作為樣品，對(duì)此進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。經(jīng)一輪放電實(shí)驗(yàn)之后，由樣品的表面分析可知在擾動(dòng)磁場(chǎng)線圈的兩側(cè)材料所遭受的刻蝕與沉積過(guò)程有明顯差異，參考等離子體電流的方向，位于線圈上游的材料表面沉積量大于下游材料。對(duì)照限制器兩側(cè)材料所受等離子體作用的影響，擾動(dòng)場(chǎng)線圈上游的沉積物主要來(lái)自限制器，但目前實(shí)驗(yàn)結(jié)果還不能明確擾動(dòng)磁場(chǎng)的具體作用。
　　本文的研究成果及實(shí)驗(yàn)思路可